JP2012249166A

JP2012249166A - 通信システム

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Publication number: JP2012249166A
Application number: JP2011120598A
Authority: JP
Inventors: Tadahide Kunitachi; 忠秀國立; Katsumi Kanamori; 勝美金森
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2011-05-30
Filing date: 2011-05-30
Publication date: 2012-12-13
Anticipated expiration: 2031-05-30
Also published as: JP5705030B2

Abstract

【課題】経路を決定するための通信量を抑えることができる通信システムを提供する。
【解決手段】ノードＡでノードＣへの通信要求が発生し、ノードＡから通信要求ブロードキャストが発生する。ノードＢ、Ｃでは、通信要求ブロードキャストを受信し、その受信強度が第１通信閾値−５５ｄＢｍ以上であるため、通信可能通知ブロードキャストを順に送信する。ノードＤでは、通信要求ブロードキャストの受信強度が第１通信閾値−５５ｄＢｍ未満であるため、通信可能通知ブロードキャストの送信を行わない。ノードＥでは、通信要求ブロードキャストが受信できない。ノードＡでは、受信した通信可能通知ブロードキャストの送信元の中に目的ノード（ノードＣ）がある為ノードＣに通信フレームを送信して直接通信を行う。
【選択図】図１２

Description

本発明は、通信システムに係り、特に、データの無線受信を行う受信手段と、データの無線送信を行う送信手段と、を備えた通信ノードを複数有して無線メッシュネットワークを構成する通信システムに関するものである。

全ての通信ノードが中継局となれるメッシュネットワークにおいては、送信元の通信ノードから送信先の通信ノードまでの経路を選択する必要がある。通信ノードの設置位置が固定である場合、一般的には複数の通信ノードの設置位置の関係から上記経路を選択することが行われている。

ここで、通信ノード間に障害物が存在したり、有線の配索が困難な場所では、通信ノードとして無線端末を利用する。このように設置位置が固定されている通信ノードであっても無線端末を利用した場合、例えば以下の例１、例２ような諸々の影響により、経路の状態が変わるため通信ノードの設置位置の関係だけでは、最適な経路を選択できない、という問題点があった。

例１：近隣で利用されている無線器の送信電波によって、通信ノード間の電波環境に影響を及ぼす。例２通信ノード間の途中に人など、移動体が入ることによって電波環境が悪化する。

そこで、このような問題点を解決するために、通信の直前に送信先の通信ノードから他の通信ノードに対して送信要求をブロードキャスト送信し、この送信要求に応じて他の通信ノードから送信され、送信先の通信ノードが受け取った電波の受信強度が閾値以上の経路の中から選択する通信システムが提案されている（例えば非特許文献１）。

信学技法IEICE Techinical Report SRW2010-24

しかしながら、上述した通信システムでは、送信先の通信ノードからの送信要求を受け取った他の通信ノードの全てが電波を送信するために経路を決定するための通信量が多くなってしまう、という問題があった。特に他の通信ノードから送信先の通信ノードへ送信される閾値以下の電波の送信は無駄である。

そこで、本発明は、経路を決定するための通信量を抑えることができる通信システムを提供することを課題とする。

上述した課題を解決するための請求項１記載の発明は、データの無線受信を行う受信手段と、データの無線送信を行う送信手段と、を備えた通信ノードを複数有して無線メッシュネットワークを構成する通信システムにおいて、前記複数の通信ノードの各々が、データの通信要求が発生すると、通信要求を前記送信手段から他の通信ノードに対してブロードキャスト送信させる通信要求手段と、前記受信手段が受信した通信要求の受信強度を検出する第１受信強度検出手段と、前記検出された通信要求の受信強度が第１通信閾値以上のときに送信元を付加した通信可能通知を前記送信手段から送信させる通信可能通知手段と、前記通信要求を送信した後に前記受信手段が受信した前記通信可能通知に付加された送信元に通信要求先がある場合、通信要求先との直接通信を行い、通信要求先がない場合、前記通信可能通知に付加された送信元の中から１つを中継局として選択し、前記通信要求先とのホッピング通信を行う通信手段と、を備えたことを特徴とする通信システムに存する。

請求項２記載の発明は、前記通信要求手段が、前記通信要求に通信要求先を付加して送信させ、前記複数の通信ノードの各々が、前記受信手段が受信した通信要求に付加された通信要求先が自ノードであるか否かを判定する通信要求先判定手段と、前記通信要求先判定手段により自ノードでないと判定された場合、自ノードが通信要求先に対する中継局となれるか否かを判定する中継局判定手段と、前記検出された通信要求の受信強度が第１通信閾値以上であっても、前記通信要求先判定手段により自ノードでないと判定され、かつ、前記中継局判定手段により中継局にもなれないと判定された場合は、前記通信可能通知手段による前記通信可能通知の送信を停止する通知停止手段と、をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の通信システムに存する。

請求項３記載の発明は、前記通信要求手段が、前記通信要求に前記第１通信閾値をさらに付加して送信し、前記通信可能通知手段が、前記検出された通信要求の受信強度と当該通信要求に付加された前記第１通信閾値とを比較することを特徴とする請求項１又は２に記載の通信システムに存する。

請求項４記載の発明は、前記受信手段が受信した通信可能通知の受信強度を検出する第２受信強度検出手段をさらに備え、前記通信手段が、前記通信可能通知の送信元の中に通信要求先があっても前記第２受信強度検出手段により検出された受信強度が第２通信閾値未満の場合、通信要求先がないと判定することを特徴とする請求項１〜３何れか１項に記載の通信システムに存する。

以上説明したように請求項１記載の発明によれば、通信要求を受け取った全ての通信ノードから通信可能通知が送信されることなく、通信要求を受け取った通信ノードのうち通信要求の受信強度が第１通信閾値以上の通信ノードからしか通信可能通知が送信されないので、無駄な通信可能通知の送信が行われること無く、経路を決定するための通信量を抑えることができる。

請求項２記載の発明によれば、通信要求先でも、通信要求先の中継局にもなれない通信ノードから通信可能通知が送信されることがないので、より一層、無駄な通信可能通知の送信が行われること無く、経路を決定するための通信量を抑えることができる。

請求項３記載の発明によれば、通信要求手段が、通信要求に第１通信閾値をさらに付加して送信し、通信手段が、検出された通信要求の受信強度と当該通信要求に付加された第１通信閾値とを比較するので、各通信ノードに対する第１通信閾値を格納するメモリを必要としないため、コストダウンを図ることができる。

請求項４記載の発明によれば、通信手段が、通信可能通知の送信元の中に通信要求先があっても第２受信強度検出手段により検出された通信可能通知の受信強度が第２通信閾値未満の場合、通信要求先がないと判定するので、常に良好な通信環境での通信が行える。

本発明の通信システムの一実施形態を示す構成図である。図１に示す通信ノードの構成を示すブロック図である。図１に示された通信ノードＡのルーティングテーブルを示す表である。図１に示された通信ノードＢのルーティングテーブルを示す表である。図１に示された通信ノードＣのルーティングテーブルを示す表である。図１に示された通信ノードＤのルーティングテーブルを示す表である。図１に示された通信ノードＥのルーティングテーブルを示す表である。図１に示す通信ノード間で送受信されるデータのフレーム構成例を示す。通信要求処理における図２に示すＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。通信可能通知処理における図２に示すＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。図１に示す通信システムの動作を説明するための説明図である。ノードＡからノードＣへの通信要求が発生した場合（直接通信）についての本発明の通信システムを構成する各ノードのタイムチャートである。ノードＡからノードＥへ通信要求が発生した場合（ホッピング通信）について本発明の通信システムを構成する各ノードのタイムチャートである。ノードＡからノードＣへの通信要求が発生した場合（直接通信）についての従来の通信システムを構成する各ノードのタイムチャートである。ノードＡからノードＥへ通信要求が発生した場合（ホッピング通信）について従来の通信システムを構成する各ノードのタイムチャートである。

以下、本発明の通信システムを図１乃至図８を参照して説明する。本発明の通信システム１は、図１に示すように、複数の通信ノード２０（ノードＡ、ノードＢ、ノードＣ、ノードＤ、ノードＥ）を有して構成され、これらのノードＡ〜Ｅは無線メッシュネットワークを構成している。

図１に示した通信システム１は、ノードＡはノードＢ、Ｃと相互に無線通信可能に配置されている。ノードＢはノードＡ、Ｃと相互に無線通信可能に配置されている。ノードＣはノードＡ、Ｂ、Ｄ、Ｅと相互に無線通信可能に配置されている。ノードＤは、ノードＣ、Ｅと相互に無線通信可能に配置されている。ノードＥは、ノードＣ、Ｄと無線通信可能に配置されている。

次に、上記通信ノード２０の構成について図２を参照して以下説明する。同図に示すように、通信ノード２０は、アンテナＡＴと、データの無線受信を行うための受信手段としての受信器２１と、データの無線送信を行うための送信手段としての送信器２２と、第１受信強度検出手段、第２受信強度検出手段としての受信強度検出回路２３と、ルーティングテーブル２４と、通信テーブル２５と、通信ノード２０全体の制御を司るＣＰＵ２６と、を備えている。

上記受信器２１は、アンテナＡＴが受信した他の通信ノード２０からのデータを復調してＣＰＵ２６に対して供給する。上記送信器２２は、ＣＰＵ２６から出力されたデータを変調してアンテナＡＴから無線送信させる。上記受信強度検出回路２３は、アンテナＡＴが受信したデータの受信強度を検出してＣＰＵ２６に対して供給する。

上記ルーティングテーブル２４には、図３〜図７に示すように、通信システム１を構成する自身以外の通信ノード２０へのホップ数や、中継局の有無、中継局がある場合は中継局名（アドレスなど中継局を示すことができる情報）が通信ノード２０毎にテーブル上に予め格納されている。

ＣＰＵ２６は、受信データ判別部２６ａと、ＡＰＩ２６ｂと、通信要求ブロードキャスト作成部２６ｃと、通信可否判定部２６ｄと、通信可能通知ブロードキャスト作成部２６ｅと、ブロードキャスト送信タイミング調整部２６ｆと、通信テーブル作成部２６ｇと、通信相手判定部２６ｈと、を備えている。

上記受信データ判別部２６ａは、受信器２１が受信したデータの種別が、後述する通信要求ブロードキャスト（＝通信要求）か、通信可能通知ブロードキャスト（＝通信可能通知）か、受信通信フレームかを判別する。

上記ＡＰＩ２６ｂは、アプリケーションから通信要求が発生すると、送信通信フレームを作成して後述する通信相手判定部２６ｈに対して出力する。この送信通信フレームの構成例について図８を参照して説明する。図８は、通信ノード２０間で送受信されるデータのフレーム構成例を示す図である。同図に示すように、通信ノード２０間で送受信されるデータ３０は、送信元アドレス領域３１と、送信先アドレス領域３２と、通信種別領域３３と、データ領域３４と、から構成されている。

上記ＡＰＩ２６ｂは、送信元アドレス領域３１に自ノードのアドレスを格納し、通信種別領域３３に通信フレームである旨を示す情報を格納し、データ領域３４に送信要求先（以下目的ノード）のアドレスと目的ノードへ送信したい通信データを格納した送信通信フレームを作成する。なお、送信先は後述する通信相手判定部２６ｈが決定するため、ＡＰＩ２６ｂは送信先アドレス領域３２をブランクにした通信フレームを作成する。

また、ＡＰＩ２６ｂは、アプリケーションから通信要求が発生すると、目的ノードアドレス及び第１通信閾値を通信要求ブロードキャスト作成部２６ｃに出力する。通信要求ブロードキャスト作成部２６ｃは、ＡＰＩ２６ｂから目的ノードアドレス及び第１通信閾値が出力されると、通信要求ブロードキャストを作成して送信器２２から送信させる。

この通信要求ブロードキャストの構成例について図８を参照して説明する。上記通信要求ブロードキャスト作成部２６ｃは、送信元アドレス領域３１に自ノードのアドレスを格納し、送信先アドレス領域３２に通信システム１を構成する全ての通信ノード２０に送信するためのアドレスであるブロードキャストアドレスを格納し、通信種別領域３３に通信要求ブロードキャストである旨を示す情報を格納する。また、通信要求ブロードキャスト作成部２６ｃは、データ領域３４にＡＰＩ２６ｂから出力された目的ノードアドレス及び第１通信閾値を格納する。

上記通信可否判定部２６ｄは、受信データ判別部２６ａにより通信要求ブロードキャストが受信されたと判別されたとき、受信強度検出回路２３により検出された受信強度を通信要求ブロードキャストの受信強度として取り込む。次に、通信可否判別部２６ｄは、検出された通信要求ブロードキャストの受信強度と通信ブロードキャストのデータ領域３４に格納された第１通信閾値とを比較し、その結果、検出された通信要求ブロードキャストの受信強度が第１通信閾値以上のときに通信可能通知ブロードキャスト作成部２６ｅに対して通信可能通知ブロードキャストを作成させる。

また、通信可否判別部２６ｄは、受信器２１が受信した通信要求ブロードキャストのデータ領域３４に格納された目的ノードが自ノードであるか否かを判別し、自ノードでないと判定された場合、自ノードが目的ノードに対する中継局となれるか否かをルーティングテーブル２４を参照して判定する。

ここで、例えば、自ノードがノードＡ、受信した通信要求ブロードキャストの送信元がノードＣ（即ち、通信要求ブロードキャストの送信元アドレス領域３１にノードＣのアドレスが格納されている）、目的ノードがノードＤ（即ち、通信要求ブロードキャストのデータ領域３４にノードＤのアドレスが格納されている）場合について考えてみる。まず、通信可否判別部２６ｄは、自ノード（ノードＡ）のルーティングテーブル２４（図３）を参照して、目的ノードＤに対する中継局を検索する。

ここでは、ノードＢ、Ｃが検索される。中継局として検索されたノードＣは送信元であるので、通信可否判別部２６ｄは、中継局として検索されたノードＢのルーティングテーブル２４（図４）を参照して、目的ノードＤに対する中継局を検索する。ここでは、ノードＡ、Ｃが検索される。ここで検索されたノードＡは自ノードであり、ノードＣは送信元であるので、通信可否判別部２６ｄは、自ノードＡが目的ノードＤに対する中継局となれないと判別する。

そして、通信可否判別部２６ｄは、通信要求ブロードキャストの受信強度が第１通信閾値以上であっても、目的ノードが自ノードでもなく、かつ、中継局にもなれない場合は、通信可能通知ブロードキャスト作成部２６ｅに対して通信可能通知ブロードキャストの作成を停止させる。上記通信可能通知ブロードキャスト作成部２６ｅは、通信可否判定部２６ｄからの指示により、通信可能通知ブロードキャストを作成する。

この通信可能通知ブロードキャストの構成例について図８を参照して説明する。通信可能通知ブロードキャスト作成部２６ｅは、送信元アドレス領域３１に自ノードのアドレスを格納し、送信先アドレス領域３２に通信システム１を構成する全ての通信ノード２０に送信するためのアドレスであるブロードキャストアドレスを格納し、通信種別領域３３に通信可能通知ブロードキャストである旨を示す情報を格納する。また、通信可能通知ブロードキャスト作成部２６ｅは、データ領域３４に通信要求ブロードキャストに格納された目的ノードアドレスを格納する。

上記ブロードキャスト送信タイミング調整部２６ｆは、通信要求ブロードキャストを受信したタイミングを起点として、自ノードがブロードキャストで通信を行えるタイミングをカウントし、そのカウントしたタイミングで作成した通信可能通知ブロードキャストを送信器２２から送信させる。

通信テーブル作成部２６ｇは、通信可能通知ブロードキャストを受信すると、そのとき受信強度検出回路２３から検出された受信強度を通信可能通知ブロードキャストの受信強度として取り込む。そして、通信テーブル作成部２６ｇは、受信した通信可能通知ブロードキャストの送信元と受信強度との関係を示す通信テーブル２５を作成する。

通信相手判定部２６ｈは、通信要求ブロードキャストを送信した後に通信可能通知ブロードキャストを受信すると、その通信可能通知ブロードキャストの送信元アドレス領域３１の中に目的ノードアドレスが格納されている場合、ＡＰＩ２６ｂから出力された送信通信フレームの送信先アドレス領域３２に目的ノードアドレスを格納して送信させることにより、目的ノードとの直接通信を行う。一方、通信相手判定部２６ｈは、通信可能通知ブロードキャストの送信元アドレス領域３１の中に目的ノードアドレスがない場合、通信可能通知ブロードキャストに付加された送信元の中から１つを中継局として選択し、ＡＰＩ２６ｂから出力された通信フレームの送信先アドレス領域３２に中継局のアドレスを格納して送信させることにより、目的ノードとのホッピング通信を行う。

また、上記ＡＰＩ２６ｂは、受信通信フレームの送信先が自ノードであり、データ領域３４に格納された目的ノードも自ノードである場合は、データ領域３４に格納された通信データをアプリケーションに取り込む。上記ＡＰＩ２６ｂは、受信通信フレームの送信先が自ノードであり、データ領域３４に格納された目的ノードが自ノードでない場合は、受信通信フレームの送信先をブランクにしたものを送信通信フレームとして通信相手判定部２６ｈに対して出力すると共に受信通信フレームに格納された目的ノード及び第１通信閾値を通信要求ブロードキャスト作成部２６ｃに出力する。

次に、上述した構成の通信システム１のより詳細な動作について図９及び図１０に示すフローチャートを参照して説明する。まず、ＣＰＵ２６は、アプリケーションからの通信要求が発生したり、送信先が自ノードであり、目的ノードが自ノードでない受信通信フレームを受信すると、通信要求処理を開始する。

通信要求処理において、ＣＰＵ２６は、通信要求手段として働き、目的ノード及び第１通信閾値を付加した通信要求ブロードキャストを作成し（ステップＳ１）、作成した通信要求ブロードキャストを送信する（ステップＳ２）。その後、ＣＰＵ２６は、他ノードからの通信可能通知ブロードキャストを順次受信すると共に、通信可能通知ブロードキャストの送信元とその受信強度とを対応付けて保存する（ステップＳ３）。

次に、ＣＰＵ２６は、受信した通信可能通知ブロードキャストの送信元の中に目的ノードがあるか否かを判定する（ステップＳ４）。目的ノードがあると判定すると（ステップＳ４でＹ）、ＣＰＵ２６は、目的ノードからの通信可能通知ブロードキャストの受信強度が第２通信閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ５）。目的モードからの通信可能通知ブロードキャストの受信強度が第２通信閾値以上であり（ステップＳ５でＹ）、安定して通信を行えると判定すると、ＣＰＵ２６は、直接通信を行って（ステップＳ６）、処理を終了する。

一方、受信した通信可能通知ブロードキャストの送信元の中に目的ノードがないと判定すると（ステップＳ４でＮ）、ＣＰＵ２６は、通信可能通知ブロードキャストの送信元の中から１つを中継局として選択し（ステップＳ７）、ホッピング通信を行って（ステップＳ８）、処理を終了する。中継局としては、例えば、各送信元からの通信可能通知ブロードキャストの受信強度を比較し、さらに各通信ノード２０の配置やルーティングテーブル２４のホップ数から最も安定して通信できるものが選択される。具体的には、通信可能通知ブロードキャストの受信強度が第２通信閾値以上の送信元であり、かつ、目的ノードまでの距離やホップ数が少ないものが中継局として選択される。以上のことから明らかなように、ステップＳ４〜Ｓ８においてＣＰＵ２６は請求項中の通信手段として働く。

一方、ＣＰＵ２６は、受信待ち状態のときに他通信ノード２０から通信要求ブロードキャストを受信すると通信可能通知処理を開始する。図１０に示すように、通信可能通知処理において、ＣＰＵ２６は、まず、受信した通信要求ブロードキャストの受信強度がその通信要求ブロードキャストに格納された第１通信閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。

第１通信閾値未満であると（ステップＳ１１でＮ）、ＣＰＵ２６は、通信要求ブロードキャストを無視して受信待ち状態に戻る。これに対して、第１通信閾値以上であると判定すると（ステップＳ１１でＹ）、ＣＰＵ２６は、通信要求先判定手段として働き、通信要求ブロードキャストに格納された目的ノードが自ノードであるか否かを判定する（ステップＳ１２）。自ノードである場合（ステップＳ１２でＹ）、ＣＰＵ２６は、通信可能通知ブロードキャストを作成する（ステップＳ１３）。

一方、ＣＰＵ２６は、通信要求ブロードキャストに格納された目的ノードが自ノードでないと判定すると（ステップＳ１２でＮ）、ＣＰＵ２６は、中継局判定手段として働き、ルーティングテーブル２４を確認して（ステップＳ１４）、自ノードが目的ノードに対する中継局になれるか否かを判定する（ステップＳ１５）。中継局になれないと判定すると（ステップＳ１５でＮ）、ＣＰＵ２６は、通知停止手段として働き、通信要求ブロードキャストを無視して受信待ち状態に戻る。

これに対して、中継局になれると判定すると（ステップＳ１５でＹ）、ＣＰＵ２６は、ステップＳ１３に進んで通信可能通知ブロードキャストを作成する。通信可能通知ブロードキャストを作成した後、ＣＰＵ２６は、通信可能通知手段として働き、自ノードの送信タイミングになるまで待った後（ステップＳ１６）、作成した通信可能通知ブロードキャストを送信し（ステップＳ１７）、再び受信待ち状態に戻る。

次に、具体的な動作例を図１１を参照して説明する。以下に示す動作例では各通信ノード２０の受信能力を−６５ｄＢｍ、第１通信閾値を−５５ｄＢｍとする。
例１：ノードＡからノードＣへの通信要求が発生した場合（直接通信）について図１２を参照して説明する。

まず、ノードＡでノードＣとの通信要求が発生する。ノードＡから目的ノードアドレスとしてノードＣのアドレスが格納され、第１通信閾値として−５５ｄＢｍが格納された通信要求ブロードキャストが送信される。図１１に示すようにノードＡからの通信要求ブロードキャストは、ノードＢ、Ｃ、Ｅで受信される。ノードＤは、ノードＡからの通信要求ブロードキャストは受信できない。

ノードＢでは、通信要求ブロードキャストを受信強度−４０ｄＢｍで受信している。ノードＢでは、通信要求ブロードキャストに含まれる第１通信閾値−５５ｄＢｍを確認し、通信要求ブロードキャストの受信強度−４０ｄＢｍが第１通信閾値−５５ｄＢｍ以上であることを確認する。その後、ノードＢは、目的ノード（ノードＣ）が自ノードではないが、ルーティングテーブル２４からノードＣへの中継局になれることが分かるため、通信可能通知ブロードキャストを作成する。

ノードＣでは、通信要求ブロードキャストを受信強度−５０ｄＢｍで受信している。ノードＣでは、通信要求ブロードキャストに含まれる第１通信閾値−５５ｄＢｍを確認し、通信要求ブロードキャストの受信強度−５０ｄＢｍが第１通信閾値−５５ｄＢｍ以上であることを確認する。その後、ノードＣは、目的ノードが自ノードであるため、通信可能通知ブロードキャストを作成する。

ノードＥでは、通信要求ブロードキャストを受信強度−６０ｄＢｍで受信している。ノードＥでは、通信要求ブロードキャストに含まれる第１通信閾値−５５ｄＢｍを確認し、通信要求ブロードキャストの受信強度−６０ｄＢｍが第１通信閾値−５５ｄＢｍ未満であることを確認する。その後、ノードＥは、通信要求ブロードキャストを受信しなかったものとし通信可能通知ブロードキャストの作成は行わない。

ここで、ノードＢ、Ｃは、ノードＡからの通信要求ブロードキャストの受信を起点として、通信可能通知ブロードキャストを送信するタイミングをそれぞれ独自に作成する。通信可能通知ブロードキャストの送信タイミングは予め決められた順となる。この通信システム１においては、図１２に示すようにノードＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの順とする。

図１２に示すように、ノードＡで通信可能通知ブロードキャストを送信するタイミングでは、ノードＡは通信要求ブロードキャストの送信元であるため、何もしない。次に、ノードＢのタイミングとなり、ノードＢは、上記のように準備された通信可能通知ブロードキャストを送信する。このとき、ノードＡでは、ノードＢからの通信可能通知ブロードキャストを受信したら、受信の際の受信強度と送信元であるノードＢとを対応付けた通信テーブル２５を作成する。

次に、ノードＣのタイミングとなり、ノードＣは、上記のように準備された通信可能通知ブロードキャストを送信する。このとき、ノードＡでは、ノードＣからの通信可能通知ブロードキャストを受信したら、受信の際の受信強度と送信元であるノードＣとを対応付けた通信テーブル２５を作成する。

次に、ノードＤのタイミングとなると、ノードＤでは、通信要求ブロードキャストを受信していないため、何も起きない。次に、ノードＥのタイミングとなると、ノードＥでは、上述したように通信要求ブロードキャストを受信しなかったものとしているため、何も起きない。ノードＡでは、通信要求ブロードキャストを送信してから、ノードＥの通信可能通知ブロードキャストを受信すべきタイミングが経過した後、作成した通信テーブル２５からデータ通信を行う際に転送する相手を決定する。この場合、ノードＡは、ノードＣと直接通信できることが分かるため、送信先をノードＣとした通信フレームを送信する。これにより、通信フレームはノードＣに直接送信される。

従来の通信システムでは、通信ノード２０は、通信要求ブロードキャストを受け取るとその受信強度が小さくても通信可能通知ブロードキャストを送信してしまう。このため、図１４に示すように、通信要求ブロードキャストの受信強度が−６０ｄＢｍと小さくてもノードＥから通信可能通知ブロードキャストが送信されてしまうが、本発明の通信システム１では、図１１に示すようにノードＥからの余分な通信可能通知ブロードキャストの送信が削除される。

次に、例２：ノードＡからノードＥへの送信要求が発生した場合について図１３を参照して説明する。まず、ノードＡでノードＥとの通信要求が発生する。ノードＡから目的ノードアドレスとしてノードＥのアドレスが格納され、第１通信閾値として−５５ｄＢｍが格納された通信要求ブロードキャストが送信される。図１１に示すようにノードＡからの通信要求ブロードキャストは、ノードＢ、Ｃ、Ｅで受信される。ノードＤは、ノードＡからの通信要求ブロードキャストは受信できない。

ノードＢでは、通信要求ブロードキャストを受信強度−４０ｄＢｍで受信している。ノードＢでは、通信要求ブロードキャストに含まれる第１通信閾値−５５ｄＢｍを確認し、通信要求ブロードキャストの受信強度−４０ｄＢｍが第１通信閾値−５５ｄＢｍ以上であることを確認する。その後、ノードＢは、目的ノード（ノードＥ）が自ノードではないが、ルーティングテーブル２４からノードＥへの中継局になれることが分かるため、通信可能通知ブロードキャストを作成する。

ノードＣでは、通信要求ブロードキャストを受信強度−５０ｄＢｍで受信している。ノードＣでは、通信要求ブロードキャストに含まれる第１通信閾値−５５ｄＢｍを確認し、通信要求ブロードキャストの受信強度−５０ｄＢｍが第１通信閾値−５５ｄＢｍ以上であることを確認する。その後、ノードＣは、目的ノード（ノードＥ）が自ノードではないが、ルーティングテーブル２４からノードＥへの中継局になれることが分かるため、通信可能通知ブロードキャストを作成する。

ここで、ノードＢ、Ｃは、ノードＡからの通信要求ブロードキャストの受信を起点として、通信可能通知ブロードキャストを送信するタイミングをそれぞれ独自に作成する。通信可能通知ブロードキャストの送信タイミングは予め決められた順となる。この通信システム１においては、図１３に示すようにノードＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの順とする。

図１３に示すように、ノードＡで通信可能通知ブロードキャストを送信するタイミングでは、ノードＡは通信要求ブロードキャストの送信元であるため、何もしない。次に、ノードＢのタイミングとなり、ノードＢは、上記のように準備された通信可能通知ブロードキャストを送信する。このとき、ノードＡでは、ノードＢからの通信可能通知ブロードキャストを受信したら、受信の際の受信強度と送信元であるノードＢとを対応付けた通信テーブル２５を作成する。

次に、ノードＤのタイミングとなると、ノードＤでは、通信要求ブロードキャストを受信していないため、何も起きない。次に、ノードＥのタイミングとなると、ノードＥでは、上述したように通信要求ブロードキャストを受信しなかったものとしているため、何も起きない。ノードＡでは、通信要求ブロードキャストを送信してから、ノードＥの通信可能通知ブロードキャストを受信すべきタイミングが経過した後、作成した通信テーブル２５からデータ通信を行う際に転送する相手を決定する。この場合、ノードＡは、ノードＥと直接通信できないため、ノードＢもしくはノードＣを中継局として利用する必要がある。ここでは、ノードＢ、Ｃも第２通信閾値以上であるので、ノードＥへの距離が近くなるノードＣを中継局として選択し、送信先をノードＣとした通信フレームを送信する。これにより、通信フレームはノードＣに送信される。

その後、ノードＣは、送信先が自ノードであり、目的ノードが他ノード（ノードＥ）である上記通信フレームを受信すると、ノードＡが行った動作と同様に、目的ノードアドレスとしてノードＥのアドレスが格納され、第１通信閾値として−５５ｄＢｍが格納された通信要求ブロードキャストが送信される。ノードＣからの通信要求ブロードキャストは、ノードＡ、Ｂ、Ｄ、Ｅで受信される。

ノードＡ、Ｂでは、通信要求ブロードキャストを受信強度−５０、−４０ｄＢｍで受信している。ノードＡ、Ｂでは、通信要求ブロードキャストに含まれる第１通信閾値−５５ｄＢｍを確認し、通信要求ブロードキャストの受信強度−５０ｄＢｍ、−４０ｄＢｍが第１通信閾値−５５ｄＢｍ以上であることを確認する。その後、ノードＡ、Ｂは、目的ノード（ノードＥ）が自ノードでもなく、ルーティングテーブル２４からノードＥへの中継局にもなれないと判るため、通信要求ブロードキャストを受信しなかったものとし通信可能通知ブロードキャストの作成は行わない。

ノードＤ、Ｅでは、通信要求ブロードキャストを受信強度−４０ｄＢｍ、−５０ｄＢｍで受信している。ノードＤ、Ｅでは、通信要求ブロードキャストに含まれる第１通信閾値−５５ｄＢｍを確認し、通信要求ブロードキャストの受信強度−４０ｄＢｍ、−５０ｄＢｍが第１通信閾値−５５ｄＢｍ以上であることを確認する。その後、ノードＤは、目的ノード（ノードＥ）が自ノードではないが、ルーティングテーブル２４からノードＥへの中継局になれることが分かるため、通信可能通知ブロードキャストを作成する。また、ノードＥは、目的ノードが自ノードであるため、通信可能通知ブロードキャストを作成する。

ここで、ノードＤ、Ｅは、ノードＣからの通信要求ブロードキャストの受信を起点として、通信可能通知ブロードキャストを送信するタイミングをそれぞれ独自に作成する。そして、図１２に示すように、ノードＡ、Ｂで通信可能通知ブロードキャストを送信するタイミングでは、ノードＡ、Ｂは通信要求ブロードキャストを受信しなかったものとしているため、何もしない。

次に、ノードＣのタイミングでは、ノードＣは通信要求ブロードキャストの送信元であるため、何もしない。次に、ノードＤ、Ｅのタイミングとなり、ノードＤ、Ｅは、上記のように準備された通信可能通知ブロードキャストを送信する。このとき、ノードＣでは、ノードＤ、Ｅからの通信可能通知ブロードキャストを受信する毎に、受信の際の受信強度と送信元であるノードＤ、Ｅとを対応付けた通信テーブル２５を作成する。

ノードＣでは、通信要求ブロードキャストを送信してから、ノードＥの通信可能通知ブロードキャストを受信すべきタイミングが経過した後、作成した通信テーブル２５からデータ通信を行う際に転送する相手を決定する。この場合、ノードＣは、ノードＥと直接通信できることが分かるため、送信先をノードＥとした通信フレームを送信する。これにより、通信フレームはノードＥに直接送信される。

従来の通信システムでは、通信ノード２０は、通信要求ブロードキャストを受け取るとその受信強度が小さくても通信可能通知ブロードキャストを送信してしまう。このため、図１５に示すように、通信要求ブロードキャストの受信強度が−６０ｄＢｍと小さくてもノードＥから通信可能通知ブロードキャストが送信されてしまい、ノードＡとノードＥとの直接通信を行ってしまう。しかしこの場合、通信経路は粗悪なものであり、エラー率が高く、再送を重ねることになる。しかしながら、本発明の通信システム１では、図１３に示すように、良好な通信環境での適切な通信が行われることとなる。

上述した通信システム１によれば、ＣＰＵ２６は、通信要求ブロードキャストの受信強度が第１通信閾値以上のときに送信元を付加した通信可能通知ブロードキャストを送信させる。これにより、通信要求ブロードキャストを受け取った全ての通信ノード２０から通信可能通知ブロードキャストが送信されることなく、通信要求ブロードキャストを受け取った通信ノード２０のうち通信要求ブロードキャストの受信強度が第１通信閾値以上の通信ノード２０からしか通信可能通知ブロードキャストが送信されないので、無駄な通信可能通知ブロードキャストの送信が行われること無く、経路を決定するための通信量を抑えることができる。

また、上述した通信システム１によれば、ＣＰＵ２６は、通信要求ブロードキャストの受信強度が第１通信閾値以上であっても、目的ノードが自ノードでもなく、目的ノードへの中継局にもなれないと判定された場合は、通信可能通知ブロードキャストを送信しない。これにより、目的ノードでも、目的ノードの中継局にもなれない通信ノード２０から通信可能通知ブロードキャストが送信されることがないので、より一層、無駄な通信可能通知ブロードキャストの送信が行われること無く、経路を決定するための通信量を抑えることができる。

また、上述した通信システム１によれば、ＣＰＵ２６が、通信要求ブロードキャストに第１通信閾値をさらに付加して送信し、検出された通信要求ブロードキャストの受信強度と当該通信要求ブロードキャストに付加された第１通信閾値とを比較するので、各通信ノード２０に対する第１通信閾値を格納するメモリを必要としないため、コストダウンを図ることができる。

また、上述した通信システム１によれば、ＣＰＵ２６が、通信可能通知ブロードキャストの送信元の中に目的ノードがあっても通信可能通知ブロードキャストの受信強度が第２通信閾値未満の場合、目的ノードがないと判定するので、常に良好な通信環境での通信が行える。

なお、上述した実施形態によれば、図８に示す通信フレームの構成は一例であり、各領域の配置はどのようになっていてもよい。さらに、無線ＬＡＮなどで広く利用されるフォーマットであってもよい。

また、上述した実施形態によれば、通信可能通知ブロードキャストを送信してきた通信ノード２０のうち目的ノードに最も近いものを中継局として選択していたが、中継局を選択する方法としては一例であり、例えば、目的ノードまでのホップ数が一番少ないものを中継局として選択するようにしてもよい。さらに、ホップ数が同じの場合には目的ノードまでの距離が短く、受信強度の高いものを選択するようにしてもよい。

また、上述した実施形態によれば、通信要求ブロードキャストに第１通信閾値を付加させていたが、本発明はこれに限ったものではない。第１通信閾値としては、例えば、共通の値として各ノード２０にそれぞれ格納してもよい。

また、上述した実施形態によれば、ＣＰＵ２６は、通信要求ブロードキャストに格納された目的ノードが自ノードでもなく、その目的ノードの中継局にもなれないときも通信可能通知ブロードキャストの送信を行わないようにしていたが、本発明はこれに限ったものではない。通信要求ブロードキャストに格納された目的ノードが自ノードであるか、中継局になれるかの判定を行わずに、通信要求ブロードキャストの受信強度が第１通信閾値以上であるときは通信可能通知ブロードキャストを送信するようにしてもよい。

また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１通信システム
２０通信ノード
２１受信器（受信手段）
２２送信器（送信手段）
２３受信強度検出回路（第１受信強度検出手段、第２受信強度検出手段）
２６ＣＰＵ（通信要求手段、通信可能通知手段、通信手段、通信要求先判定手段、中継局判定手段、通知停止手段）

Claims

データの無線受信を行う受信手段と、データの無線送信を行う送信手段と、を備えた通信ノードを複数有して無線メッシュネットワークを構成する通信システムにおいて、
前記複数の通信ノードの各々が、
データの通信要求が発生すると、通信要求を前記送信手段から他の通信ノードに対してブロードキャスト送信させる通信要求手段と、
前記受信手段が受信した通信要求の受信強度を検出する第１受信強度検出手段と、
前記検出された通信要求の受信強度が第１通信閾値以上のときに送信元を付加した通信可能通知を前記送信手段から送信させる通信可能通知手段と、
前記通信要求を送信した後に前記受信手段が受信した前記通信可能通知に付加された送信元に通信要求先がある場合、通信要求先との直接通信を行い、通信要求先がない場合、前記通信可能通知に付加された送信元の中から１つを中継局として選択し、前記通信要求先とのホッピング通信を行う通信手段と、を備えた
ことを特徴とする通信システム。
前記通信要求手段が、前記通信要求に通信要求先を付加して送信させ、
前記複数の通信ノードの各々が、
前記受信手段が受信した通信要求に付加された通信要求先が自ノードであるか否かを判定する通信要求先判定手段と、
前記通信要求先判定手段により自ノードでないと判定された場合、自ノードが通信要求先に対する中継局となれるか否かを判定する中継局判定手段と、
前記検出された通信要求の受信強度が第１通信閾値以上であっても、前記通信要求先判定手段により自ノードでないと判定され、かつ、前記中継局判定手段により中継局にもなれないと判定された場合は、前記通信可能通知手段による前記通信可能通知の送信を停止する通知停止手段と、をさらに備えた
ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
前記通信要求手段が、前記通信要求に前記第１通信閾値をさらに付加して送信し、
前記通信可能通知手段が、前記検出された通信要求の受信強度と当該通信要求に付加された前記第１通信閾値とを比較する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の通信システム。
前記受信手段が受信した通信可能通知の受信強度を検出する第２受信強度検出手段をさらに備え、
前記通信手段が、前記通信可能通知の送信元の中に通信要求先があっても前記第２受信強度検出手段により検出された受信強度が第２通信閾値未満の場合、通信要求先がないと判定する
ことを特徴とする請求項１〜３何れか１項に記載の通信システム。